加筋昔格达土三轴试验研究

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1、第23卷第4期四　川　水　力　发　电Vol.23,No.42004年12月SichuanWaterPowerDec.,20043加筋昔格达土三轴试验研究朱安龙,　陈　群,　何昌荣,　刘垂远,　张　茹(四川大学水电学院,四川成都　610065)摘　要:目前国内外学者研究较多的是砂性土加筋后的工程性质。在四川攀枝花、西昌至云南北部地区广泛分布的昔格达土,属粉粘粒含量较高的砂性土,工程性质特殊,而对加筋昔格达土工程性质的研究却少有报道。介绍了以PP带为加筋材料,采用三轴固结排水剪切试验研究加筋昔格达土的应力应变关系,以及其加筋效益系数IR随加筋层数和围

2、压力变化的一些规律,确定各加筋层数下复合土体的强度参数c、U值。试验结果表明,加筋效益系数IR随加筋层数增加而增大,随围压力的增加而减小,c、U值随加筋层数的增加而升高。关键词:加筋昔格达土;三轴剪切试验;加筋效益系数IR;试验研究中图分类号:TU41;TU411.7文献标识码:B文章编号:100122184(2004)0420082203　　土是岩石风化的产物,是由固体、液体和气体三Cu=11.3,曲率系数Cc=0.5。比重G=2.75。该土为相组成的散体,具有一定的抗剪强度,没有或具有很级配不良砂,粒组含量见表1。低的抗拉强度。土工结构受力剪

3、切或张拉出现裂缝从表1　试样各粒组含量表而诱发工程事故。加筋土就是在土中埋设抗拉强度、项目数　　　值粒径0.5～0.25～弹性模量比较大的材料而形成的一种各向异性的复>55～22～11～0.5<0.1ömm0.250.1百分含量合材料。由于填土与加筋材料之间存在着摩擦与咬合作0.611.77.518.79.220.831.5ö%用,限制了土体的侧向变形,从而达到提高土体强度的作　　试验所用的加筋材料为PP带。制样时,将PP带用。传统的加筋土已有数千年历史。法国工程师Henri剪成3.5mm×1.4mm×43mm的长条型,在试样Vidal于1965

4、年首先提出现代加筋土理论。此后,国内外相应层高处经纬各布置5根,见图1。许多学者做了大量的试验,研究了加筋土这种复合材料的1本构关系、强度特性及加筋机理。目前,国内外学者较多的研究了加筋对砂性土强1度的变形的影响。在四川攀枝花、西昌至云南北部地区广泛分布着昔格达土。原状昔格达土属于Q1细砂、粉粘性土,抗剪强度高,压缩性小,呈半成岩状态。但原状土裂隙较多,遇水后成团崩塌,引起了不少重大工程图1　加筋布置图事故。扰动的、即作为填料的昔格达土则与普通细砂粉1.2　试验设备及试验方法土的工程性质相类似:持水性较好,即含水量较高,不试验仪器采用国产台式应变

5、控制式三轴仪,试样易压密,遇水后易软、崩解。该地区铁路、公路、机场、水尺寸为U×H=61.8mm×125mm。试样干密度Qd=3利工程、工民建等都大量的将昔格达土做为建材、地基1.57göcm,压实系数Rd=0.85,含水量X=20.3%。或结构物相连介质等,因此,对加筋昔格达土的物理力加筋层数分别为2、3、4层。学性质的研究是十分必要的。采用三轴固结排水剪切试验。固结围压力R3=1　试验材料、试验设备及试验方法100、200、300、400kPa。剪切速率为0.9mmömin。1.1　试验材料为了比较加筋与否的效果,进行了一组不加筋的试验土样取

6、自攀枝花市三中运动场,原状昔格达素土试验。土层厚10m以上,天然含水量为25%～30%(最优2　试验成果整理与分析含水量18%左右),不遇水时,直壁高度5～7m,长期2.1(R1-R3)～Ea关系曲线不塌。根据颗分试验,粒径大于2mm的为不同围压力下(R1-R3)～Ea关系曲线见图2。图212.3%,大于0.075mm的为75.2%,不均匀系数中N=0时为素土,N=2时为加筋2层,余类推。收稿日期:2004202220从图2中的(R1-R3)～Ea关系曲线可以看出:3基金项目:四川大学青年科学基金资助(编号:H02003071)(1)加筋土与素土

7、的曲线形式基本相似。加筋土82图2　不同围压下(R1-R3)～Ea关系曲线示意图与素土的应力均随应变的增加而增加,近似双曲线,数从3层增至4层,加筋层数增加33.3%,加筋效益无明显的峰值点。系数IR增加0.186～0.973。(2)主应力差随加筋层数N的增加而增加。图2(2)在加筋层数相同的情况下,加筋效益系数IR中,无论在何种围压力R3下,主应力差均随加筋层数随围压力R3的增加而减小。当围压力R3=400kPa,N增加而增加,即抗剪强度随加筋层数N的增加而虽有回升,但值增大很小。提高。对加筋效益系数IR随加筋层数N以及围压力2.2　加筋效益系

8、数IRR3的变化关系分析如下:为定量表示加筋后复合土体抗剪强度提高的幅(1)加筋效益系数IR随加筋层数N的增加并非度,定义加筋效益系数I